1000mAh容量和>10年寿命的可能电池解决方案?

电器工程 电池 电池供电
2022-01-11 12:29:07

我正在研究使用单个电池运行无线传感器节点长达 10 年的可能性。我认为平均电流消耗可能在 70uA 左右,峰值电流消耗可能是 20mA(平均值考虑到这一点)。系统电压可以在2.5-3V之间。

随着物联网和远程传感器领域的不断发展,这似乎是越来越多项目的要求。我希望获得一些关于平衡成本和能力的不同可能解决方案的建议。

我认为 CR123A 可能是电池,甚至只是几节 AAA 电池。锂离子可充电电池也是一个考虑因素,但我认为在这段时间之后,自放电可能是一个因素,并且充电/能量收集可能会很困难或成本很高。

4个回答

首先,让我们看看您需要多少能量或容量。10 年的 70 µA 得出 6.1 Ah,而您说这是 3 V。这比 CRxxxx 电池所能做的要多得多。

另一个问题是,无论放电如何,您都需要可以使用 10 年的电池。许多电池没有规定如此长的保质期,更不用说使用寿命了。对于此类应用,您需要与电池公司的现场工程师进行对话。看看塔迪兰。他们的目标是这种应用。

另一种选择是带有小型太阳能电池板的可充电锂电池。在平均 70 µA 的情况下,18650 电池绰绰有余。它可以很容易地在没有太阳的情况下度过几个星期。一个适度的面板每周只需几个小时的阳光就足够了。

持久(非常低的自放电)电池通常没有很好的放电特性。

例如Tadiran SL-360,14500 外形尺寸 在 6mA 放电时提供 2.1AH,但不能在 20mA 以上放电。在数据表中,您可以看到它可以在 20uA 下放电 10 年。

解决此问题的一种方法是使用能量缓冲解决方案:将电池缓慢放电并为大电容器充电,并在需要时使用电容器突发所需的峰值电流,例如针对 15 的能量缓冲参考设计年 TI 遥感应用的电池寿命

我认为,如果您根据峰值电流要求选择电池,您的设计将需要一种非常专业的电池,它既能提供低自放电,又能提供良好的放电电流,这可能会使其价格昂贵且难以采购。

能量缓冲显着放宽了对电池的峰值电流要求。

正如有人在评论中发布的那样,锂亚硫酰氯原电池是解决这个问题的方法。这种电池以各种形式存在,从 1/2AA 到 D,以及各种电池组配置。某些制造商(帅福得、Tadiran 电池)保证 10 年的保质期。这些电池提供 3.6V 电压,考虑到很难测量这些电池的剩余电量,并且在设计中还必须考虑与电池相关的其他现象。

我相信您最好的解决方案是不可充电(或“初级”)锂电池。这些电池的自放电在 5 年内大约为 10% - 所有可充电电池都远高于此。这是电子公司用于长寿命无线传感器节点的解决方案。这个链接有一些关于电池放电的信息,而这个链接描述了不可充电的电池类型。

最后,此Farnell 链接有一系列适合您应用的不可充电锂电池(各种类型!)